Vol verbazing waren onderzoekers getuige van een oranje bloem die ineens felroze kleurde, om vervolgens toch weer een oranje kleur aan te nemen, toen weer roze werd (et cetera).

Eén van de meest aansprekende kenmerken van bloemen is dat ze in een breed scala van vormen, maten en kleuren voorkomen. Maar wist je ook dat sommige bloemen van kleur kunnen veranderen? Het is een eigenschap die al tientallen jaren bij honderden verschillende soorten is waargenomen. Toch ontdekten Japanse onderzoekers onlangs is opmerkelijks. Want een in Japan veelvoorkomende plant, Causonis japonica genaamd, is de eerste die herhaaldelijk van kleur kan veranderen. Hè?

Kleur
Zoals gezegd was tot dusver bekend dat sommige bloemen van kleur kunnen veranderen. Op die manier geven ze een signaal aan bestuivers af. Wanneer een bloem een andere kleur aanneemt, weten bestuivende insecten dat de bloem klaar is om nectar of stuifmeel te leveren. Bovendien vallen de bloemen zo vanaf grote afstand voor potentiële bestuivers goed op. Deze kleurverandering is echter wel een eenrichtingsweg. Als de bloem eenmaal een andere tint heeft gekregen, zal hij nooit meer zijn oorspronkelijke kleur krijgen.

Causonis japonica
Nu kun je je misschien wat beter de verbazing van Japanse onderzoekers voorstellen toen ze de bloem Causonis japonica ineens herhaaldelijk van kleur zagen veranderen. “Hoewel ik deze plant in detail heb bestudeerd, was dit ‘bidirectionele’ kleurveranderende vermogen een totaal onverwachte bevinding,” aldus onderzoeker Hirokazu Tsukaya.

Dit uitvergrote beeld toont duidelijk de afwisselende oranje en roze kleuren van de bloemblaadjes. Afbeelding: 2022 H. Tsukaya CC-BY

Aanvankelijk waren onderzoekers van plan de bestuiving van verschillende soorten Causonis japonica te bestuderen. Om dit te doen, vervaardigden ze time-laps-video’s. Ze konden echter niet geloven wat ze hadden vastgelegd. Hoewel ze hadden verwacht dat de Japanse bloem van oranje naar felroze zou kleuren, zagen ze tot hun grote verbazing hoe de bloem ook ineens weer oranje werd. Vervolgens schommelde de bloem een beetje tussen de twee toestanden. Het is een bijzondere ontdekking. Want Causonis japonica is de eerste bekende bloem die over deze bijzondere eigenschap beschikt.

Waarom nu pas?
Waarom het unieke bidirectionele kleurveranderende vermogen van Causonis japonica nu pas is opgemerkt? Dat komt omdat de plant in de natuur in grote bundels van knoppen en bloemen groeit. Het was dus tot nu toe nog niet echt mogelijk om individuele bloemetjes in de loop van de tijd te volgen. Dankzij de nieuw vervaardigde time-lapse-video’s konden onderzoekers dus voor het eerst afzonderlijke bloemetjes bestuderen, wat tot de opmerkelijke ontdekking leidde.

Een prangende vraag is natuurlijk wat deze Japanse bloem precies in staat stelt om herhaaldelijk van kleur te veranderen. Dankzij de zorgvuldig vastgelegde time-lapse-video’s en gedetailleerde observaties in het laboratorium, slaagde Tsukaya erin te achterhalen welke fysiologische veranderingen er gelijktijdig met de kleurverandering in de bloemen plaatsvonden.

Mannelijk en vrouwelijk
“De aanvankelijke oranje staat valt samen met het mannelijke stadium van de rijping van de bloem en nectar afscheidt,” legt Tsukaya uit. “Als de meeldraad – het mannelijke deel – oud wordt en loslaat, kleurt de bloem roze. Enkele uren later begint de stamper – het vrouwelijke deel – te rijpen en scheidt nectar af. Het gevolg is dat de bloem weer oranje kleurt. Als dit stadium weer voorbij is, neemt de bloem weer een roze kleur aan.” Kortom, de bloem verandert dus van kleur afhankelijk van het stadium van de rijpingscyclus.

Nogmaals het unieke, bidirectionele kleurveranderende vermogen van Causonis japonica bekeken onder een vergrootglas. Afbeelding: 2022 H. Tsukaya CC-BY

De belangrijkste chemische stof die verantwoordelijk is voor de kleurverandering, is carotenoïde. En inderdaad, dat klinkt een beetje als het Engelse woord ‘carot’ (wortel). Dit is geen toeval, want dezelfde chemische stof geeft wortelen hun oranje tint. Bovendien is het een goede bron van vitamine A. “Wat verrassend is, is dat de cyclus van accumulatie en afbraak van carotenoïde in Causonis japonica de snelste is die we ooit hebben gezien,” zegt Tsukaya.

Groenten
Volgens de onderzoekers kunnen we de bevindingen dan ook in ons voordeel gebruiken. Zo denken ze dat hun ontdekking mogelijk een rol kan spelen bij de ontwikkeling van carotenoïde-bevattende groenten die sneller rijpen of meer heilzame vitaminen leveren.

De onderzoekers houden het nog niet voor gezien. “Onze volgende stap is om het precieze mechanisme van het kleurveranderende vermogen van Causonis japonica op een nog dieper niveau te achterhalen,” zegt Tsukaya. “Een prangende vraag die we hebben, is of de stadia van de cycli worden gereguleerd door eiwitten, of dat er iets op genetisch niveau plaatsvindt. We zullen dit blijven bestuderen en hopen snel een verklaring te vinden.”